關於卡路里，我們都錯了？

我曾經從成堆的鴯鶓（emu，一種擅長奔跑的澳大利亞特有物種，是鴕鳥的近親）糞便中挑選出過完整的種子。通過這種方式，我和同事收集到了數千顆種子，然後種植、等待——最終，它們長成了一片小樹林。

鴯鶓攝食的植物種子顯然在逐漸進化，以保證自己可以不受消化作用的破壞。鳥類總是希望儘可能多地從果實（包括種子）中得到能量，而植物也為繁衍後代、延續物種下足了工夫。我後來逐漸地意識到，人類也不可避免地在和我們的食物進行博弈，在這場「戰爭」中，我們完全錯誤地計算了我們的「戰利品」——卡路里。

卡路里是計算各種食物中的能量常用的單位，1卡是指將1克水升高1℃所需要的能量。每克脂肪大約能提供9卡能量，而每克碳水化合物或蛋白質僅能提供4卡。每克膳食纖維僅能提供2卡能量，因為人體消化道中的酶很難將其分解成小分子。

不過，以上能量計算標準存在許多缺陷，而這些缺陷源於19世紀，當時的美國化學家威爾伯·奧林·阿特沃特（Wilbur Olin Atwater）創建了一套計算食物能量的標準，用以計算每克脂肪、蛋白質或碳水化合物中所含能量的平均值，該標準沿用至今。在當時的條件下，阿特沃特盡了他最大的努力，然而實際情況卻是，沒有哪一種食物可以使用平均值來計算能量。

【一顆難以敲開的堅果】

想要準確計算出一個人從某種食物中獲得的總能量，必須將一系列複雜因素考慮其中，比如食物是否可以抵抗胃腸道的消化作用；煮制、烘焙、微波以及酒燒等烹飪方法會怎樣改變食物的結構和化學性質；身體降解不同食物所需要的能量有多少；消化道中數以億計的細菌能在多大程度上促進消化，它們又會從人體中獲取多少能量，等等等等。

蔬菜的消化方式就千差萬別。我們一般食用各種植物的根、莖、葉，一些植物莖葉細胞的細胞壁會比其他植物的堅固很多。即使在同一種植物中，細胞壁的堅固程度也會有所不同，比如老葉的細胞壁通常比嫩葉的堅固。一般而言，在植物性食材中，細胞壁越脆弱、越容易被降解，能夠從中獲取的能量就越多。烹飪很容易將菠菜和西葫蘆的細胞壁破壞，但對木薯或荸薺就沒那麼容易了。如果細胞壁不受破壞，植物就能夠貯藏細胞中寶貴的能量，並完整地通過人體而不被消化掉（比如玉米粒）。

植物的某些組織通過不斷進化來適應環境，它們不僅需要通過進化，讓果實更加美味，從而吸引更多動物來食用，也要讓種子更加難以消化。

研究表明，與蛋白質、碳水化合物和脂肪含量相當的其他食物相比，花生、開心果、杏仁很難被完全消化，這意味著它們提供的能量要比其他類似食物少。美國農業部的珍妮特·諾沃特尼（Janet Novotny）和同事新發表的一份研究結果表明，進食一份杏仁僅能獲得129卡的熱量，而不是標籤上標出的170卡。研究人員的測試方法是，讓受試者攝入完全一樣的食物，僅杏仁的量有所不同，然後檢測糞便和尿液中未被人體利用的能量，從而計算得出被人體吸收的能量。

【「吃」是一項耗能運動】

被能量標籤忽略了的另一個事實是：消化食物也需要耗費能量。消化蛋白質所需要的能量比消化脂肪的能量多5倍，因為蛋白酶必須將蛋白質內氨基酸間牢固的化學鍵打開。與之相對，有些食物，例如蜂蜜，幾乎不需要消化系統的作用就可被人體吸收，它們在胃中就被分解，然後快速通過小腸壁，進入血液——消化過程到此為止。

最後還需考慮，一些食物會激發人體的免疫系統，來識別並處理食物中攜帶的病原體。沒有人認真地計算過這一過程中消耗的能量，但可能並不少。很多具有潛在風險的食源性病原體會在沒熟透的肉上繁殖。即使我們的免疫系統不會對這些病原體發起任何攻擊，但仍需要在第一時間分辨「敵友」，這一過程會消耗大量能量。更不必說如果生肉中的病原體導致腹瀉會有大量的能量損失了。

【烹飪意味著什麼？】

燉、炸、煎或其他烹飪方式對食物能量都有影響。也許，現今的食品標籤中存在的最大問題就是忽略了這一點。哈佛大學的生物學家理查德·蘭厄姆（Richard Wrangham）在研究野生大猩猩的攝食行為時，曾經嘗試與大猩猩吃同樣的食物。但這些食物總是使他處於飢餓之中，他最終不得不回歸到人類的飲食。他從此開始相信，學會烹飪食物——用火加熱食物並用石頭敲碎食物，是人類進化的一個里程碑。鴯鶓並不會烹飪食物，其他猿類也不掌握任何烹飪食物的方法。然而，世界上所有的人類文明都擁有烹飪食物的技術。蘭厄姆認為，人類能夠從熟食中獲取更多的能量，正是由於這一原因，才能進化並滋養出與身體尺寸相比體積過分龐大的大腦。但是直到現在，仍沒有人能夠通過對照實驗，對加工過程如何改變食品能量進行精確的研究。

雷切爾·卡莫迪（Rachel Carmody）是當時蘭厄姆實驗室的一個研究生，她和合作者給成年雄性小鼠餵食甘薯或瘦牛肉。她所採用的食物包括生且完整的、生且搗碎的、煮熟且完整的以及煮熟且搗碎的四個組別，並且讓小鼠無節制地進食四天。無論食用搗碎還是完整生甘薯的小鼠，體重大約減少了4克，而食用熟甘薯的小鼠，體重卻增加了。相似地，吃熟肉的小鼠比吃生肉的重了1克。這樣的結果是具有生物學意義的。加熱可以加速蛋白質降解，從而促進蛋白質的消化吸收，同時也可以殺死細菌，並有可能降低免疫系統進攻病原體所消耗的能量。

卡莫迪的實驗結論同樣適用於工業生產。在2010年的一份研究中，受試者進食一份600卡或者800卡的含有葵花籽、穀物和車打芝士的全麥麵包，相對於那些吃同等量的白麵包和加工乳酪製品的受試者而言，會多消耗一倍的能量用於消化。因此，人們選用全麥麵包會少獲得10%的能量。

【腸道菌群：營養吸收器】

科學家逐步將腸道菌群視為人體的一種特殊器官，人體的腸道菌群之間也存在很大差異。在人體中，兩種類型的細菌在腸道中佔有優勢地位——擬桿菌和厚壁菌。研究人員發現，肥胖人群的腸道中擁有更多的厚壁菌，並由此推出，過多的厚壁菌會造成肥胖。這是因為在一定程度上，過多的厚壁菌可以更有效地代謝食物，未被小腸消化的食物到了大腸並沒有直接排出體外，而是分解成更多的營養物質進入人體循環，如果這些營養物質沒有被直接利用，就會以脂肪的形式儲存起來。另外，有一些細菌僅在特定人群腸道內存在。例如，某些日本人的大腸中存在一種能夠有效分解海藻的獨特細菌。事實證明，未經加工的海藻色拉中存在一種能消化海藻的海洋細菌，腸道內的細菌，就是從這裡「偷」到了消化海藻的特殊基因。

現代飲食中含有眾多容易消化的加工食品，這導致腸道中能夠消化纖維類物質的細菌數量有所減少，而人體自身的酶卻難以消化這類物質。如果我們的腸道繼續保持這樣不利於細菌生長的環境，我們從類似芹菜這樣富含纖維素的食物中所獲得的能量可能會越來越少。

【所以，卡路里標籤的作用是...】

儘管現在我們對人體消化有了新的認識，但幾乎沒有人嘗試去改進食品標籤中能量的計算方法。我們可以對阿特沃特建立的體系作出調整，來解決堅果消化過程中的能量計算問題。我們甚至可以對堅果逐個計算能量，並推廣到對不同食物的能量計算。這些轉變需要科學家借鑒諾沃特尼及其同事研究杏仁的方法——每研究一種食物都需要採集糞便和尿液。根據美國食品及藥品管理局的法規，該機構不會阻止食品經銷商根據這一新的研究結果來改變能量數值。更大的挑戰在於，需要根據不同的烹飪方式來修訂食品標籤，到目前為止，還沒有任何人想努力將這樣的修正付諸實踐。

食品標籤的最終目的是，幫助我們在超市各種食品中做出最明智的選擇。但是僅僅根據標籤上的能量數值來衡量食品的好壞，是一個過於簡單的方法，即使我們可以減輕體重，但並不見得會變得健康。

（作者：羅伯·鄧恩是北卡羅來納州立大學的生物學家；翻譯：程永強是中國農業大學食品科學與營養工程學院教授）

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